nand flash啟動   （轉(zhuǎn)自：http://blog.csdn.net/martree/article/details/3313932）

2410支持從nand flash啟動。通過將flash中最開始的4k代碼拷貝到，2410片內(nèi)的一塊不用初始化的sram中運(yùn)行，該拷貝過程完全由硬件支持，無需軟件操作。

  Nand Flash控制器有一個特殊的功能,在S3C2410上電后,Nand Flash控制器會自動的把Nand Flash上的前4K數(shù)據(jù)搬移到4K內(nèi)部RAM中,并把0x00000000設(shè)置內(nèi)部RAM的起始地址,CPU從內(nèi)部RAM的0x00000000位置開始啟動。這個過程不需要程序干涉。程序員需要完成的工作,是把最核心的啟動程序放在Nand Flash的前4K中。
    u-boot源碼不支持從nand flash啟動，可是s3c2410支持從nand flash啟動，開發(fā)板(sbc-2410x)加電后s3c2410將nand flash的前4k(保存有u-boot的部分功能--拷貝功能--把nand flash中的內(nèi)容拷貝到SDRAM)拷貝到sram(s3c2410芯片內(nèi)的sram)，即nGCS0，映射地址為0x00000000。這就需要修改u-boot源碼，增加u-boot的功能:使u-boot在得到執(zhí)行權(quán)后能夠?qū)⑵渥陨砜截惖介_發(fā)板上SDRAM中，以便處理器能夠執(zhí)行u-boot。Nand Flash的命令、地址、數(shù)據(jù)都通過I/O口發(fā)送，管腳復(fù)用，這樣做做的好處是，可以明顯減少NAND FLASH的管腳數(shù)目，將來如果設(shè)計(jì)者想將NAND FLASH更換為更高密度、更大容量的，也不必改動電路板。

NAND FLASH不能夠執(zhí)行程序，本人總結(jié)其原因如下 ：
1.
NAND FLASH本身是連接到了控制器上而不是系統(tǒng)總線上。CPU啟動后是要取指令執(zhí)行的，如果是SROM、NOR FLASH 等之類的，CPU
發(fā)個地址就可以取得指令并執(zhí)行，NAND FLASH不行，因?yàn)镹AND FLASH是管腳復(fù)用，它有自己的一套時(shí)序，這樣CPU無法取得可以執(zhí)行的代碼，也就不能初始化系統(tǒng)了。例如：str r0,[r1]，該命令包含了目的地址和源寄存器，按照cpu的時(shí)序?qū)⒓拇嫫髦械臄?shù)據(jù)保存到內(nèi)存中。如果想把數(shù)據(jù)存儲到nand flash上，必須按照nand flash的讀寫時(shí)序進(jìn)行，如先寫NFCONF，然后NFCMD，NFADDR，最后讀NFDATA。
2.
NAND FLASH是順序存取設(shè)備，不能夠被隨機(jī)訪問，讀寫訪問以頁為單位，程序就不能夠分支或跳轉(zhuǎn)，這樣你如何去設(shè)計(jì)程序。

bootloader
bootloader是芯片復(fù)位后進(jìn)入操作系統(tǒng)之前執(zhí)行的一段代碼，完成由硬件啟動到操作系統(tǒng)啟動的過渡，為運(yùn)行操作系統(tǒng)提供基本的運(yùn)行環(huán)境，如初始化CPU、堆棧、初始化存儲器系統(tǒng)等，其功能類似于PC機(jī)的BIOS。




從NAND閃存啟動U-BOOT的設(shè)計(jì)思路
      
    如果S3C2410被配置成從NAND閃存啟動,上電后，S3C2410的NAND閃存控制器會自動把NAND閃存中的前4K數(shù)據(jù)搬移到內(nèi)部RAM中,并把0x00000000設(shè)置為內(nèi)部RAM的起始地址,CPU從內(nèi)部RAM的0x00000000位置開始啟動。因此要把最核心的啟動程序放在NAND閃存的前4K中。
    由于NAND閃存控制器從NAND閃存中搬移到內(nèi)部RAM的代碼是有限的,所以在啟動代碼的前4K里,必須完成S3C2410的核心置，并把啟動代碼的剩余部分搬到RAM中運(yùn)行。在U-BOOT中,前4K完成的主要工作就是U-BOOT啟動的第一個階段(stage1)。 根據(jù)U-BOOT的執(zhí)行流程圖，可知要實(shí)現(xiàn)從NAND閃存中啟動U-BOOT，首先需要初始化NAND閃存,并從NAND閃存中把U-BOOT搬移到RAM中，最后需要讓U-BOOT支持NAND閃存的命令操作。
　　
開發(fā)環(huán)境
本設(shè)計(jì)中目標(biāo)板硬件環(huán)境如下：CPU為S3C2410，SDRAM為HY57V561620，NAND閃存為64MB的K9F1208U0A。
主機(jī)軟件環(huán)境為Redhat9.0、 u-boot-1.1.3、gcc 2.95.3。修改U-BOOT的Makefile，加入：
wch2410_config : unconfig
@./mkconfig $(@:_config=) arm arm920t wch2410 NULL s3c24x0
即將開發(fā)板起名為wch2410，接下來依次進(jìn)行如下操作：
mkdir board/wch2410
cp board/smdk2410 board/wch2410
mv smdk2410.c wch2410.c
cp include/configs/smdk2410.h include/configs/wch2410.h
export PATH=/usr/local/arm/2.95.3/bin:$PATH
最后執(zhí)行：
make wch2410_config
make all ARCH=arm
生成u-boot.bin，即通過了測試編譯。
具體設(shè)計(jì)
支持NAND閃存的啟動程序設(shè)計(jì)
因?yàn)閁-BOOT的入口程序是/cpu/arm920t/start.S,故需在該程序中添加NAND閃存的復(fù)位程序，以及實(shí)現(xiàn)從NAND閃存中把U-BOOT搬移到RAM中的功能程序。
首先在/include/configs/wch2410.h中加入CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT, 如下：
#define CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT 1      @支持從NAND 閃存中啟動
然后在/cpu/arm920t/start.S中添加
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
copy_myself:
mov r10, lr
ldr sp, DW_STACK_START         @安裝棧的起始地址
mov fp, #0                     @初始化幀指針寄存器
bl nand_reset                  @跳到復(fù)位C函數(shù)去執(zhí)行，執(zhí)行NAND閃存復(fù)位
.......
/*從NAND閃存中把U-BOOT拷貝到RAM*/
ldr r0, =UBOOT_RAM_BASE        @ 設(shè)置第1個參數(shù): UBOOT在RAM中的起始地址
mov r1, #0x0                   @ 設(shè)置第2個參數(shù):NAND閃存的起始地址
mov r2, #0x20000               @ 設(shè)置第3個參數(shù): U-BOOT的長度(128KB)
bl nand_read_whole             @ 調(diào)用nand_read_whole(),把NAND閃存中的數(shù)據(jù)讀入到RAM中
tst r0, #0x0                   @ 如果函數(shù)的返回值為0,表示執(zhí)行成功
beq ok_nand_read                @ 執(zhí)行內(nèi)存比較，把RAM中的前4K內(nèi)容與NAND閃存中的前4K內(nèi)容進(jìn)行比較, 如果完全相同, 則表示搬移成功
       其中，nand_reset ()，nand_read_whole()被加在/board/wch2410/wch2410.c中。
支持U-BOOT命令設(shè)計(jì)
       在U-BOOT下對nand閃存的支持主要是在命令行下實(shí)現(xiàn)對nand閃存的操作。對nand閃存實(shí)現(xiàn)的命令為：nand info(打印nand Flash信息)、nand device(顯示某個nand閃存設(shè)備)、nand read(讀取nand閃存)、nand write(寫nand閃存)、nand erease(擦除nand閃存)、nand bad(顯示壞塊)等。
       用到的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有：struct nand_flash_dev、struct nand_chip。前者包括主要的芯片型號、存儲容量、設(shè)備ID、I/O總線寬度等信息；后者是具體對NAND閃存進(jìn)行操作時(shí)用到的信息。
a. 設(shè)置配置選項(xiàng)
       修改/include/configs/wch2410.h,主要是在CONFIG_COMMANDS中打開CFG_CMD_NAND選項(xiàng)。定義NAND閃存控制器在SFR區(qū)中的起始寄存器地址、頁面大小，定義NAND閃存命令層的底層接口函數(shù)等。
b. 加入NAND閃存芯片型號
       在/include/linux/mtd/ nand_ids.h中對如下結(jié)構(gòu)體賦值進(jìn)行修改:
static struct nand_flash_dev nand_flash_ids[] = {
......
{"Samsung K9F1208U0A", NAND_MFR_SAMSUNG, 0x76, 26, 0, 3, 0x4000, 0},
.......
                                                 }
這樣對于該款NAND閃存芯片的操作才能正確執(zhí)行。
c. 編寫NAND閃存初始化函數(shù)
在/board/wch2410/wch2410.c中加入nand_init()函數(shù)。
void nand_init(void)
{
/* 初始化NAND閃存控制器, 以及NAND閃存芯片 */
nand_reset();
/* 調(diào)用nand_probe()來檢測芯片類型 */
printf ("%4lu MB/n", nand_probe(CFG_NAND_BASE) >> 20);
}
該函數(shù)在啟動時(shí)被start_armboot()調(diào)用。
   
       最后重新編譯U-BOOT并將生成的u-boot.bin燒入NAND閃存中，目標(biāo)板上電后從串口輸出如下信息：
U-Boot 1.1.3 (Nov 14 2006 - 11:29:50)
U-Boot code: 33F80000 -> 33F9C9E4     BSS: -> 33FA0B28
RAM Configuration:
Bank #0: 30000000 64 MB
## Unknown Flash on Bank 0: ID 0xffff, Size = 0x00000000 = 0 MB
Flash:     0 kB
NAND:     64 MB
In:       serial
Out:      serial
Err:      serial
Hit any key to stop autoboot:     0
wch2410 #
結(jié)語
      
以往將U-BOOT移植到ARM9平臺中的解決方案主要針對的是ARM9中的NOR閃存，因?yàn)镹OR閃存的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)致使應(yīng)用程序可以直接在其內(nèi)部運(yùn)行，不用把代碼讀到RAM中，移植過程相對簡單。從NAND閃存中啟動U-BOOT的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于NAND閃存需要把U-BOOT的代碼搬移到RAM中，并要讓U-BOOT支持NAND閃存的命令操作。本文介紹了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)計(jì)的思路及具體程序。移植后，U-BOOT在嵌入式系統(tǒng)中運(yùn)行良好。
參考文獻(xiàn)
1 杜春雷 . ARM 體系結(jié)構(gòu)與編程 [M]. 北京 : 清華大學(xué)出版社， 2003
2 S3C2410 User's Mannual[Z].Samsung

vivi中的源碼
#ifdef CONFIG_S3C2410_NAND_BOOT
@
@ copy_myself: copy vivi to ram
@
copy_myself:
    mov    r10, lr

    @ reset NAND
    mov    r1, #NAND_CTL_BASE
    ldr    r2, =0xf830        @ initial value
    str    r2, [r1, #oNFCONF]
    ldr    r2, [r1, #oNFCONF]
    bic    r2, r2, #0x800        @ enable chip
    str    r2, [r1, #oNFCONF]
    mov    r2, #0xff        @ RESET command
    strb    r2, [r1, #oNFCMD]
    mov    r3, #0            @ wait
1:    add    r3, r3, #0x1
    cmp    r3, #0xa
    blt    1b
2:    ldr    r2, [r1, #oNFSTAT]    @ wait ready
    tst    r2, #0x1
    beq    2b
    ldr    r2, [r1, #oNFCONF]
    orr    r2, r2, #0x800        @ disable chip
    str    r2, [r1, #oNFCONF]

    @ get read to call C functions (for nand_read())
    ldr    sp, DW_STACK_START    @ setup stack pointer
    mov    fp, #0            @ no previous frame, so fp=0

    @ copy vivi to RAM
    ldr    r0, =VIVI_RAM_BASE
    mov     r1, #0x0
    mov    r2, #0x20000
    bl    nand_read_ll

    tst    r0, #0x0
    beq    ok_nand_read